基于MESH网络的矿山井下车辆无线定位技术研究

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现如今我国很多矿山已经进入了深度开采阶段,矿山井下的环境变得更加复杂,车辆驾驶人员需要定位设备来实时指引机车行驶路线,方便工作人员准确迅速的到达目标终点;同时,监控中心工作人员也需要实时了解车辆当前所在位置,方便监督和合理调度车辆,提高整体的工作效率,并在需要时能够提醒驾车人员,防止两车相撞等事故发生,最终实现地面监控中心和井下机车的双向无线通信和实时定位。本文通过对现有定位算法的分析和研究,根据不同的应用场景和需求,设计两套定位监测系统,基于信号强度指纹识别定位算法的人工现场操控机车定位监测系统和基于多传感器融合定位算法的远程无线定位监控系统。第一套系统无需对矿山车辆做过多改造,只需在现有机车上安装本文设计的定位监测终端,第二套系统需要在机车上安装机车控制器、数据采集板单元和多种智能传感器设备。人工现场操控机车定位监测系统中的定位监测终端设计采用的是LPC1768微控制器,它能够通过Wifi通信模块获取车辆周围的基站信号强度。多次测量井下不同地理位置坐标对应的信号强度集,在地面监控中心建立指纹识别库,在验证过程中,通过基站信号强度值找出与之匹配的坐标位置,并在上位机和定位监测终端显示出来。定位监测终端还能够通过机车状态监测传感器获取机车当前的状态信息,并将状态数据上报给监控中心。基于多传感器融合的远程定位监控系统把RFID阅读器、里程计、转角传感器的数据融合在一起对机车当前所处位置和姿态进行判断,经过巷道规划、路径统计、远程定位等几步能够精确的对车辆进行定位,此系统中监控中心同样能够观察到机车的状态数据。本文首先介绍课题研究背景及意义、研究状况及研究目标;其次详细介绍矿山井下车辆无线定位监控系统的整体架构和各部分主要功能,对无线Mesh网络进行阐述;然后分析研究现有的常用无线定位算法,比较它们的优缺点;接着介绍定位监测终端的软硬件设计和指纹识别算法的理论知识;随后介绍基于多传感器融合定位系统的软硬件设计和传感器的选型,并在精确定位的基础上实现车辆记忆行走功能;最后对整个系统进行测量和结果分析。
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